化工机械设备腐蚀原因及防腐措施

毕向阳 张汉山

摘 要：机械设备是化工企业中的一个重要组成部分，在提高生产效率，促进企业经济发展中具有关键作用，保证机械设备的稳定运行直接影响着化工企业的生产水平。在化工企业中，机械设备往往出现腐蚀的情况，严重影响了日常的生产，本文通过分析腐蚀产生的化学机理 以及化工机械设备腐蚀的原因，分析防止化工机械设备腐蚀的措施，具有一定的借鉴意义。

关键词：化工机械设备；腐蚀；防腐措施

化工机械腐蚀是自发的普遍存在的现象，机械设备被腐蚀后，在外形、色泽和机械性能方面都将发生变化，造成设备破坏，以及资源和能源的严重浪费，使企业受到巨大的损失。因此，研究腐蚀机理，采取防护措施，提高防腐能力，对经济建设有着十分重大的意义。

1 腐蚀产生的化学机理

1.1 电化学腐蚀机理

金属发生的电化学腐蚀，主要是因为金属的表面层与离子导电介质发生电化学作用，从而遭到了破坏。任何按照电化学机理所产生的腐蚀，都会包含至少一个阳极反应和一个阴极反应，同时还会通过金属内部的电子流，以及在介质中的离子流进行联系。阳极所发生的是氧化过程，主要就是金属离子从金属中转移出来，转移至介质中，同时放出电子流，然后与介质中所存在的离子流进行联系，结合到一起。而阴极反应则相对的是介质中的氧化剂组成成分，通过吸收来自阳极的电子进行还原的过程。电化学腐蚀因为电流不会对外进行做工，都会在腐蚀电池的内阴极发生自耗反应，这样的反应无疑会加快金属被腐蚀的速度。

1.2 工业大气的腐蚀机理

在工业污染较为严重的地区中，空气中包含大量的CO、SO、硫化物、氢氧化物及盐等挥发物，还包括一些工业粉尘，这些都是一些腐蚀性的介质。在潮湿的条件情况下，酸性气体会与水结合生成无机酸，而这些酸具有极强的腐蚀作用。在工业大气的环境下，机械腐蚀是由电化学腐蚀和直接化学腐蚀综合作用的。从电化学腐蚀及化学腐蚀的本质来看，都是因为金属原子在失去电子以后变成离子的一个氧化过程。其主要的区别就是发生的环境背景不同而已，化学腐蚀是金属与周围介质在高温、干燥的环境中所发生的化学反应，而电化学腐蚀则是在潮湿的环境下发生的氧化过程。

2 化工机械设备腐蚀的原因

2.1 设备本身原因

（1）机械设备的构造材质不同，对各种介质的抗腐蚀能力也就不同。金属结构密致的比结构粗糙的耐腐蚀。例如：在相同环境下钢材质的设备会比铁制的腐蚀的慢。

（2）机械设备上突出的零件比较容易受到腐蚀，同时设备结构的衔接处也容易受到腐蚀，例如：设备的开口、缝隙和死角处金属的腐蚀速度会比同一设备的其他部位腐蚀的快。

（3）设备的表面越粗糙腐蚀的越快，相反的表面越光滑的，有氧化膜保护的腐蚀的速度越慢。

（4）设备的结构越复杂腐蚀速度就会越快，当机械设备的设计过于复杂，出现缺陷的概率也会上升，比如说在积尘，积液以及设备的应力方面，这样就更容易引起设备的部分腐蚀。

2.2 生产环境的原因

（1）化工生产的环境一般都具有腐蚀性的介质，机械设备暴露在空气中腐蚀的速度就会加快。像酸、碱、盐这些都是化学生产必备的也是造成设备腐蚀的主要原因之一。另外，介质的种类、PH值、含氧量等也是导致设备腐蚀的一大原因。

（2）在化工生产过程中介质的温度会不断上升，相对其压力也在不断增加，根据化学反应可以得知，随着温度每升高10℃腐蚀的速度就会增加1～3倍，这样也会加快设备的腐蚀程度。同时随着温度的升高，接触到的面积也会随之扩大，设备的腐蚀速度也会随之增加。

（3）介质的运动速度越快腐蚀的速度就越快，介质的不断流动对设备表面的保护膜会产生较大影响，会产生漩涡等，对设备本身产生冲击磨损，形成腐蚀。

3 防止化工机械设备腐蚀的措施

3.1 在机械设备增加金属保护层

通常，会在机械设备的表面上涂抹、喷镀一层比较耐腐蚀性能的金属或者是非金属的物质，也可以对金属进行氧化和磷化处理，使得设备的金属表面和介质隔离从而降低金属的腐蚀现象。保护层主要是可以是金属的表面产生一层致密、不易腐蚀的物质，从而有效的将介质和金属材料隔绝开来避免腐蚀的一种有效的防护措施。增加保护层，能够有效的降低机械设备其表面技术的电化学腐蚀和化学腐蚀。常用的保护层法有金属保护层法，主要是通过喷镀或者是电镀在金属的表面涂抹一层致密的合金或者是金属。金属喷镀是在高温的火焰下将金属熔化，并且用压缩的空气将已经熔化的金属吹成雾沫状的微粒高速的喷射到经过预先处理的基体的表面上，形成一层金属镀层。采用喷镀法获得的金属镀层，与基体结合相对比较牢固，所以能够起到很好的防护的作用。

3.2 注重设备的选材

机械设备的腐蚀与设备的材料是有很大的关系的，所以在化工材料的筛选过程中应该要围绕着可能发生的腐蚀作用，注重合理选材，充分的考虑到介质的性质以及使用的环境和運行的条件等因素，根据原料的要求设计设备的类型和结构。在设备的设计中，应该要围绕着化工设备在生产和运行中的应力与要求，一般需要注意以下几个方面：首先是要对于产品的结构要求应该与生产的产品其耐腐蚀的要求是一致的，其次是要注意在设备的安全运行过程中对于运行稳定性和流畅性的需求，要防止具备腐蚀性能的介质、热负荷的分配等不均匀和蒸汽凝结、腐蚀介质的积累所造成的腐蚀。最后便是要加强对于外力的保护，防止因为受到应力改变而引发的疲劳腐蚀现象。

3.3 化学方法防腐

防止机械设备腐蚀，也可以采取化学方法。需要具备以下两种工作环境：一是气体，普通的气体环境对机械设备没有太大影响，对机械设备造成严重影响的往往是碱性或者酸性的气体环境。出现这种情况，防腐需采取物理方法。二是液体，在这种环境下，预防设备腐蚀，通常选用电化学法，在机械设备上连接电的负极是其原理。或者可以对金属设备进行保护，前提是使用原电池。在大型的机械设备设备中，通常使用这种方法，将一个比机械设备性能更加活跃的金属连接在机械设备接触溶液的部位，通过原电池效应，仅仅在外接的活泼金属部位出现腐蚀，机械设备的抗腐蚀能力得到有效提高。

3.4 电流阴极保护法

外加电流阴极保护法也是化学保护法的一种，主要是利用外加直流电以及辅助阳极，使电流通过土壤进入到被保护机械设备中，是整个设备的结构电位低于周围环境。这种保护方法主要是由外加直流电源、辅助阳极以及参比电极三部分组成。外加直流电在整个保护措施中起到主导作用，保障整个方法的顺利实施并得到最大的发挥；辅助阳极的主要作用是将外加直流电源产生的直流电通过介质传输到被保护的机械设备上；参比电极的存在主要是为了在检测被保护设备电位、保护效果的同时把控制信号提供到自动控制的恒电位仪上。在整个保护措施的设施中，为了避免出现阳极被保护的现象，科技在阳极的周围涂抹阳极屏蔽层。

4 结语

综上所述，防止机械设备腐蚀工作在促进生产发展，实现企业升级转型中发挥着关键性作用。企业应该重视机械腐蚀的问题，安排专业人员，对腐蚀的原因及环节进行严格检查，在机械设备增加金属保护层、注重设备的选材、电流阴极保护法以及化学方法等相关措施进行防腐，延长机械设备的使用寿命，促进企业生产效率的不断提高。

参考文献

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作者简介

毕向阳（1989-）男，河南商丘人，硕士，助教，主要从事机械制造、汽车设计及金属表面处理等。